1V에도 작동 나노집적소자 개발

교육과학기술부는 한국과학기술원(KAIST) 윤준보 교수팀이 기존 반도체 공정을 활용해 1V 이하에서 동작 가능한 기계식 나노집적소자 기술을 세계 최초로 개발했다고 12일 밝혔다.

반도체 트랜지스터 소자는 대기상태에서도 전류가 흘러 전력이 소모되는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해 기계식 스위치에 대한 연구가 이루어져 왔으나 그동안 개발된 스위치들은 높은 동작전압(4~20V)이 필요해 1V 이내에서 동작하는 저전력 전자기기에 활용하기 어려웠다. 낮은 전압으로 스위칭을 하기 위해 기계장치 사이 거리를 나노 수준으로 낮추면서 맞닿는 유효면적을 높이기 위한 시도를 계속했으나 기계장치가 붙어버리는 표면력 문제로 인해 많은 어려움을 겪었다.

연구팀은 표면력 문제를 해결하기 위해 4나노미터(㎚)거리를 움직이는 고리 모양의 독특한 구조를 제안했고 스위치의 동작 전압을 0.4V까지 낮추는 데 성공했다.

이번에 개발된 스위치는 누설전류가 0에 가까워 향후 전자기기의 배터리 사용량을 현재의 1% 미만으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

특히 기계식으로 동작하기 때문에 고온이나 고방사선의 극한 환경용 전자기기 등에도 활용될 수 있을 것으로 보인다.

또 기존 반도체 공정을 그대로 활용해 제작할 수 있어 고성능의 반도체와도 결합이 쉬울 뿐 아니라 상용화나 대량생산에도 유리한 특징을 가지고 있다.

윤 교수는 "이번에 개발한 기계식 나노집적소자는 전자회로에서 발생되는 누설전류를 원천적으로 제거할 뿐 아니라 기존 반도체 기술과도 호환 가능하다는 점에서 초저전력 반도체 시대를 앞당길 중요한 성과"라고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 과학 학술지인 네이처 나노테크놀로지 온라인 판에 11월 25일 게재됐으며 2013년 1월호에 정식으로 발표될 예정이다.

true@fnnews.com 김아름 기자